Campo Electrico

Campo eléctrico

Michael Faraday fue el primero a proponer el concepto de campo eléctrico y también contribuyó con otros trabajos para el electromagnetismo, posteriormente este concepto fue mejorado con los trabajos de Maxwell quien fue discípulo de Faraday.

El concepto de campo eléctrico surgió de la necesidad de explicar la acción de fuerzas a distancia. El campo eléctrico existe en una región del espacio cuando, al colocar una carga eléctrica en esta región, tal carga es sometida a una fuerza eléctrica.

La ley de Coulomb describe las fuerzas que actúan a la distancia entre dos cargas. Por medio del concepto de campo eléctrico, podemos reformular el problema al separarlo en dos pasos distintos.

• Piensa que una de las cargas genera un campo eléctrico en todo el espacio.
• La fuerza que actúa sobre una carga introducida en el campo eléctrico de la primera es provocada por el campo eléctrico en la posición de la carga introducida.

El campo eléctrico es un sector espacial que ha sido modificado por la carga eléctrica que, al ser introducida en el mismo, genera una determinada respuesta o reacción.

En otras palabras, en el campo eléctrico se describe la interacción que existe entre los cuerpos con carga eléctrica, la cual se comprende como el nivel de electricidad que contienen los cuerpos.

Esta interacción puede manifestarse por la atracción o la repulsión entre los cuerpos, dependiendo de la carga que posean.

Todas las partículas que constituyen la materia tienen como una propiedad fundamental una determinada carga eléctrica, de lo que se origina el campo eléctrico.

Las cargas eléctricas pueden ser positivas (+) o negativas (-). Dos objetos de la misma carga se repelen, mientras que los de carga diferente se atraen.

El campo eléctrico se expresa en líneas imaginarias que llamamos vectores. Estos permiten darnos una idea de la intensidad y la orientación del campo eléctrico.

El campo eléctrico se trata de una magnitud vectorial, de un vector, y no de una fuerza, aun cuando se relaciona íntimamente con la fuerza eléctrica.

La intensidad de campo eléctrico, simplificada comúnmente a la expresión campo eléctrico, se refiere al grado de fuerza que se ejerce sobre la unidad de carga positiva en un determinado punto.

La fórmula para calcular la intensidad del campo eléctrico son las siguientes:

En esa fórmula, las flechas representan los vectores. Entre tanto, las letras representan los siguientes conceptos:

E: campo eléctrico.

F: fuerza eléctrica.

                                   q: carga eléctrica.

Siendo así[pic 1] las unidades de medida de las varíales:

F = Newton (N)

q = Coulomb (C)

E= N/C

  [pic 2]

Donde:[pic 3]

 E = Campo eléctrico a una distancia r[pic 4]

K =Constante electrostática[pic 5]

q = Valor de la carga de prueba

r = Distancia entre cargas

Un ejemplo sencillo del cálculo de la intensidad de un campo eléctrico es:

Si introducimos una carga eléctrica de 5×10-6 C en un campo eléctrico que actúa con una fuerza de 0,04 N, ¿con qué intensidad actúa dicho campo?

Aplicando la fórmula E = F/q, tenemos que E = 0.04 N / 5×10-6 C = 8000 N/C.

Líneas de campo eléctrico

El concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael Faraday (1791-1867). Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas positivas (fuentes) y llegan a las cargas negativas (sumideros).

Además, el campo eléctrico será un vector tangente a la línea en cualquier punto considerado.

Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:

• El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
• Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.
• El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.
• La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.
• Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campo eléctrico distintos.
• A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.

Todo campo eléctrico puede representarse gráficamente con líneas de campo. Las líneas de campo eléctrico son líneas que ilustran las posibles trayectorias que tomaría una carga de prueba positiva por efecto de otra carga central que genera un Campo Eléctrico. Las líneas de campo eléctrico son imaginarias pero las trayectorias que representan si se pueden encontrar experimentalmente.

[pic 6][pic 7]

Energía potencial eléctrica

La energía potencial electrostática o energía potencial eléctrica es un tipo de energía potencial (medida en julios en el S.I.) que resulta de la fuerza de Coulomb y está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido. No se debe confundir con el potencial eléctrico (medido en voltios). El término "energía potencial eléctrica" se suele emplear para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos que varían con el tiempo, mientras que el término "Energía potencial electrostática" hace referencia a la energía potencial en sistemas con campos eléctricos constantes en el tiempo.

La Energía Potencial Eléctrica es la energía que tiene una carga eléctrica debido a su posición en relación con otra u otras cargas eléctricas. El movimiento de las cargas eléctricas es debido a esta energía.

Es decir, calcula la capacidad que tiene un sistema eléctrico para efectuar una tarea en función exclusivamente de su posición o configuración. De manera, que es una especie de energía almacenada en el sistema, o la cantidad de energía que es capaz de entregar.

Así, una carga ejercerá una fuerza sobre cualquier otra carga y la energía potencial es el resultado del conjunto de cargas.

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